Юрий Апенченко - Пути в незнаемое

И если, имея это в виду, хотя бы бегло взглянуть на творчество Ландау, оно даст немалую пищу уму (сейчас речь идет не о конкретном содержании его работ, которое, как знают все, колоссально и в такой книжке скорее всего и необозримо, а именно о некоторых общих вещах, связанных с механизмом его научного творчества).

«Теоретик верит в логику. Он убежден, что пренебрегает мечтой, интуицией и поэзией. Он не замечает того, что эти три феи нарядились в маскарадные костюмы, чтобы соблазнить его, как пятнадцатилетнего влюбленного. Он не ведает, что им он обязан своими лучшими открытиями. Они явились к нему в облике „рабочей гипотезы“, „произвольных условий“, „аналогии“. Как мог он, теоретик, подозревать, что, прислушиваясь к ним, он обманывал суровую логику и наслаждался пением муз!..

Разумеется, я восхищаюсь. Наукой. Но я восхищаюсь и Мудростью!» — писал Сент-Экзюпери.

Если тот самый ригоризм и излишняя трезвость Ландау, о которых говорилось чуть выше, может быть, тоже сыграли свою роль в том, что некоторые открытия «прошли мимо» Ландау — или он прошел мимо них, отвергая «сумасшедшие идеи», — то на этот раз, со сверхтекучестью доверившись своей интуиции, «прислушавшись к пению муз», он сделал поистине великое открытие.

Постараемся это объяснить и доказать. Для этого придется сделать небольшое отступление.

Эйнштейн назвал «драмой идей» науку, и прежде всего совершающиеся в ней перевороты, когда ломаются и рушатся основные, казавшиеся незыблемыми представления. Если это эйнштейновское выражение понимать не только в одном, главном его смысле, но и во втором, так сказать, драматургическом, то можно представить, что в той «драме идей», которая вершилась при рождении квантовой механики, участвовали следующие действующие лица:

Микромир.

Макромир.

Всем известная Классическая физика.

И, наконец, персонаж, явившийся на сцену последним, но сыгравший главную роль, потому что три предыдущих не смогли без него найти общий язык. Как уже догадался читатель, этот главный герой — Квантовая механика.

А сюжет сей драмы известен. Классическая физика потерпела поражение при попытке объяснить явления, происходящие в микромире и обнаруживающие себя при нашем его изучении, при воздействии на него приборов и инструментов. Тогда-то и возникла великая «сумасшедшая теория» — квантовая механика.

Обо всем этом, во-первых, писалось множество раз. Во-вторых, скороговорка тут исключена. Но эта, вероятно не слишком удачная, выдумка со сценой и героями нужна для дальнейшего, что имеет уже непосредственное отношение к творчеству Ландау.

Столкнувшись с совершенно загадочным и непонятным — словно из сказки или фантастического романа — поведением жидкого гелия при температурах вблизи абсолютного нуля, Ландау, как и Капица, как и остальные, на глазах которых творилась эта магия, сначала пришли в полное недоумение. Опишем вкратце — и словами самого Ландау (из его популярной лекции) — некоторые из этих чудес:

«Все жидкости при понижении температуры из жидкого состояния превращаются в твердое, как говорят, кристаллизуются. Из этого правила есть, однако, одно исключение. Этим исключением является гелий: ни при каком дальнейшем его охлаждении гелий не превращается из жидкого в твердый. Он остается жидким.

Это обстоятельство резко выделяет жидкий гелий из всех остальных жидкостей. Жидкий гелий может существовать даже при абсолютном нуле температуры, когда все остальные вещества превращаются в твердое состояние.

Свойства его, однако, еще гораздо более своеобразны. Оказалось, что с жидким гелием при температуре около 2° происходит некоторое замечательное превращение. Жидкий гелий выше 2° — это довольно обыкновенная жидкость. Жидкий гелий ниже 2° — это что-то совсем особенное. Достаточно сказать, что жидкий гелий ниже 2° обладает странным свойством переходить непонятным образом из одного сосуда в другой. Если имеются два сосуда с гелием, находящиеся в непосредственном соприкосновении, и уровень в одном из них выше, чем в другом, то через некоторое время уровни сравниваются.

При температурах выше температуры перехода жидкий гелий получил название гелий I, обыкновенный гелий. Жидкий гелий с температурой ниже 2°, когда он является особой жидкостью, получил название гелий II.

Гелий II и есть та замечательная жидкость, о свойствах которой я и хотел рассказать. Свойства эти открывались постепенно, начиная с таинственного переползания.

Наиболее замечательное свойство жидкого гелия было открыто советским физиком Петром Леонидовичем Капицей. Капица показал, что жидкий гелий вовсе лишен всякой вязкости. Что такое вязкость? Это способность жидкости сопротивляться движению. Вы ясно представляете себе, насколько труднее было бы плавать в меду, чем в воде. Соответственно этому говорят, что мед — это жидкость гораздо более вязкая, чем вода.

П. Л. Капице удалось показать, что вязкость гелия отличается от вязкости воды не менее чем в миллиард раз. Это только верхний предел, связанный с точностью экспериментов, тот предел вязкости, который наблюдал Петр Леонидович Капица. Вязкость гелия II оказалась столь маленькой, что вообще не могла быть измерена. Можно утверждать, что жидкий гелий просто лишен всякой вязкости.

Это явление получило название сверхтекучести. Поэтому гелий II называют сврехтекучей жидкостью».

Приведя еще несколько фактов мистического поведения гелия II, Ландау рассказал об эксперименте с нагреванием его:

«В большой сосуд с гелием была погружена бульбочка с идущей от нее трубочкой, открытой и наполненной гелием. В этой бульбочке гелий слегка подогревался. Что бы произошло с какой-нибудь жидкостью? Жидкость нагревалась бы, тепло выходило бы в окружающую жидкость, и можно было бы обнаружить, что разные места жидкости обладают разной температурой.

П. Л. Капица поместил напротив отверстия капилляра легкое крылышко, и, двигая этим крылышком, он показал, что из отверстия капилляра бьет струя гелия. Обстоятельство удивительное во всех отношениях. Удивителен не только сам факт, что при нагревании ни с того ни с сего бьет струя гелия. Еще более удивительным является то обстоятельство, что сосуд при этом не пустеет. Если из сосуда систематически вырывается струя жидкости, то через короткое время в сосуде не должно ничего остаться. В данном случае никаких изменений не происходит. Сосуд остается наполненным гелием, как вначале.

Получается библейский эксперимент в стиле куста, который горит и не сгорает. Так и здесь бульбочка, из которой бьет струя и которая при этом не пустеет, а остается столь же полной, какой была и вначале.